JPS6181A - トリオキサンの製造法 - Google Patents

トリオキサンの製造法

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JPS6181A
JPS6181A JP59119611A JP11961184A JPS6181A JP S6181 A JPS6181 A JP S6181A JP 59119611 A JP59119611 A JP 59119611A JP 11961184 A JP11961184 A JP 11961184A JP S6181 A JPS6181 A JP S6181A
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JP
Japan
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trioxane
catalyst
formaldehyde
acid
reaction
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Application number
JP59119611A
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English (en)
Inventor
Shigeo Kataoka
片岡 茂生
Tetsuo Tomita
富田 哲郎
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Heterocyclic Compounds That Contain Two Or More Ring Oxygen Atoms (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ホルムアルデヒドを触媒の存在下に液相中で
加熱反応せしめてトリオキサンを製造する方法に関する
トリオキサンは、別名トリオキシメチレン、トリオキサ
シクロヘキサンとも呼ばれるホルムアルデヒドの環状三
量体で、アセクール樹脂の原料として工業的に多量に生
産されている、有用な化学物質である。
トリオキサンの製造法としては、これまでに数多くの方
法が提案されている。一般的には、ホルムアルデヒド水
溶液を酸触媒の存在下に加熱反応せしめ、生成するトリ
オキサンを水と共沸させ、留出するトリオキサン−水共
沸組成液から更に有機溶媒を用いて抽出分離する方法が
採用されており、酸触媒としては各種の無機酸および有
機酸が知られている。
無機酸、例えば硫酸は、触媒活性が高く、工業的製法に
於ける触媒として使用されている。
しかし、酸触媒の存在下に於ける反応液相中でのホルム
アルデヒドからトリオキサンへの生成反応は、種々の平
衡素反応からなり、高濃度のトリオキサンを得るには、
原料のホルムアルデヒド水溶液は初期濃度を出来るだけ
高いものを用いることが望ましいが、硫酸触媒を用いる
方法では、反応器中でのホルムアルデヒド重合体のバラ
ホルムアルデヒドの沈澱析出を避けるため、原料のホル
ムアルデヒド水溶液の濃度を逆に60%以下に保つとか
、硫酸濃度を低く保つ必要があり、その結果トリオキサ
ンの生成速度が遅く、収率も低いという欠点がある。ま
た、トリオキサンの収率が低いことは、必然的に、硫酸
に対して耐腐食性のある高価な製造設備も大きくなる結
果となる。
次に、有機酸は、一般に触媒活性の点で無機酸より劣る
。例えば、特公昭37−11033号に示された方法は
、触媒活性は低いし、また非常に反応性に富むホルムア
ルデヒドと有機酸との副次反応が起き易く好ましい方法
ではない。
また、固体酸触媒を用いる方法は、ホルムアルデヒドガ
スからトリオキサンを連続的に製造する方法であるが、
重合性に冨むホルムアルデヒドガスを大容量循環させる
必要があり、副生物が非常に多く生成するし、また設備
の面でも工業的に実施するには問題がある。
本発明者らは、ホルムアルデヒドを出発原料とするトリ
オキサンの製造法について、゛かかる問題を鋭意検討し
た結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、触媒として、(a)モリブデンま
たはタングステンの酸素酸もしくは酸化物またはそれら
の官能誘導体(以下触媒成分(alと記す)と、(b)
セレンの酸素酸もしくは酸化物またはそれらの官能誘導
体(以下触媒成分子blと記す)とを用いることを特徴
とする新規なトリオキサン製造法である。
この新規なトリオキサン製造方法は、驚くべきことに、
トリオキサン生成の触媒活性は極めて高く、かつ60%
以上の高濃度ホルムアルデヒド水溶液でも反応は可能で
あり、また副次反応生成物もほとんど無いという極めて
工業的に有意義な方法である。
すなわち、ホルムアルデヒド水溶液にトリオキサン生成
触媒としてこれら触媒成分ta+または触媒成分(bl
をそれぞれ単独に用いても、トリオキサンの生成はほと
んど認められないか、または僅かであり、満足すべき結
果は得られないが、驚くべきことに、両者を併用した場
合には触媒活性は極めて高くなり、かつ副次反応もほと
んど無い。
更に驚くべきことには、従来の酸触媒、例えば硫酸を使
用する方法の場合、60%以上の高濃度のホルムアルデ
ヒド水溶液を用いたり、触媒濃度を高めると、バラホル
ムアルデヒドが装置の壁面に析出したり、装置中で反応
液のゲル化が起こったりして、工業的に実施することは
困難であったが、本発明方法では、60%以上のホルム
アルデヒド水溶液は無給のこと、バラホルムアルデヒド
等のホルムアルデヒド重合体も反応に供することが出来
るし、また触媒濃度を高めても支障なくトリオキサンを
製造することが出来る。また硫酸触媒を使用する方法で
は製造設備に高級な耐腐食性の材質を使用する必要があ
ったが、本発明の触媒を使用するかぎりかかる問題は無
い。また触媒活性が高いことから反応装置をコンパクト
にすることができ、装置に要する費用を大幅に低減する
ことが出来る。
さらに高濃度のトリオキサンが得られることから、反応
、分離、精製工程でのエネルギー消費も著しく節減する
ことが出来る。
本発明で使用する触媒成分(alおよび(blは、具体
的に例示すれば、次の如くであるが、本発明において官
能誘導体とは、酸素酸または酸化物の水酸基または酸素
原子を他の原子団で置換したときに生じる化合物を意味
する。
モリブデンについては、酸素酸は、モリブデン酸類であ
り、オルトモリブデン酸、メタモリブデン酸、バラモリ
ブデン酸およびこれらの水和物であり、酸化物とは、酸
化モリブデン類であって、三二酸化モリブデン、二酸化
モリブデン、二酸化モリブデン、三二酸化モリブデン等
であり、官能誘導体とは、三塩化−酸化モリブデン、二
塩化二酸化モリブデン、四塩化−酸化モリブデン、三臭
化二酸化モリブデン、ニフツ化二酸化モリブデン、五塩
化三二酸化モリブデン等の酸ハロゲン化物、モリブデン
酸水素ナトリウム、モリブデン酸水素カリウム等の酸性
塩等である。中でも、モリブデン酸類および酸化モリブ
デン類が特に好ましい。
タングステンについては、酸素酸はタングステン酸類で
あってオルトタングステン酸、メタタングステン酸およ
びこれらの水和物であり、酸化物とは、酸化タングステ
ン類であって、二酸化タングステン、五二酸化タングス
テン、三酸化タングステン等であり、官能誘導体とは、
四臭化−酸化タングステン、四塩化−酸化タングステン
、四フフ化−酸化タングステン、三臭化二酸化タングス
テン、二塩化二酸化タングステン、二塩化二酸化タング
ステン等の酸ハロゲン化物である。中でも、タングステ
ン酸類および酸化タングステン類が特に好ましい。
セレンについては、酸素酸はセレン酸類であってセレン
酸、亜セレン酸およびこれらの水和物であり、酸化物と
は、酸化セレン類であって、二酸化セレン、三酸化セレ
ン等であり、官能誘導体とは、二塩化−酸化セレン、三
臭化−酸化セレン、二フッ化−酸化セレン、二フフ化二
酸化セレン等の酸ハロゲン化物、亜セレン酸水素ナトリ
ウム、セレン酸水素ナトリウム、亜セレン酸水素カリウ
ム、セレン酸水素カリウム等の酸性酸およびこれらの水
和物である。中でも、セレン酸類および酸化セレン類が
特に好ましい。
これらの化合物における金属の価数は、モリブデンでは
、3価、4価、5価および6価が、タングステンでは、
4価、5価および6価が、セレンでは、4価および6価
がそれぞれ用いられ、中でも5価および6価の化合物が
特に好ましい。
本発明に於いて、触媒成分(a)と触媒成分(blとの
使用比率は、特に限定することなく、幅広く設定するこ
とが可能であるが、モリブデンおよび/またはタングス
テンとセレンとの原子比として、0.05〜20:1が
適当であり、好ましくは0.1〜15:1、更に好まし
くは0.2〜10:1である。一方、触媒成分の使用量
も特に限定されるものではなく、また、反応液中のボル
ムアルデヒド濃度にもよるが、一般には、固体ホルムア
ルデヒドまたはホルムアルデヒド溶液もしくは分散液1
00重量部に対し、合計量として10〜700重量部が
適当であり、好ましくは3〜300重量部、特に好まし
くは10〜100重量部である。
反応系への触媒成分の添加は、各々別々に添゛   加
する形の他、予め触媒成分を混合してから添加する形も
採用しうる。
本発明は、固体状の触媒と固体状の、実質的に無水の、
パラホルムアルデヒドとを使用しても、加熱することに
より、均一な液状を呈するので、その場合でも液相で実
施することが出来るが、反応効率を向上させるためには
、ホルムアルデヒドを溶解または分散させた液相系で実
施するのが好ましい。用いられる溶媒は、原料ホルムア
ルデヒドを溶解または分散させて反応を円滑に進行させ
るものであれば良く、更に好ましくはトリオキサンの分
離精製を容易にする?容媒である。
しかして、本発明で使用される溶媒は、水、アルコール
、エステル、エポキシ、炭化水素類であり、更に具体的
には、水、テトラヒドロフラン、ジオキ゛・サン、エチ
ルセロソルブ、ブチルセロソルブ、グリコール、ポリエ
チレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジエチ
レングリコールブチルエーテル、ブタンジオール、流動
パラフィン、ブチルエーテル、エチレングリコールジブ
チルエーテル、2.3−エポキシ−1−プロパツール等
であり、特に好ましい溶媒は水である。
このように原料ホルムアルデヒドは、溶媒に溶解又は分
散させたもの及び固体状のホルムアルデヒドの何れも使
用可能であり、その濃度も特に限定されることなく、幅
広く採用することが出来るが、20〜100重量%が適
当であり、好ましくは30〜98重量%、特に好ましく
は35〜95重量%である。
本発明において、反応条件、すなわち、反応温度、反応
圧力、反応時間等は、ホルムアルデヒト濃度、触媒使用
量等により異なり、−概には決められないが、反応温度
は、触媒活性を向上させ、かつ精製したトリオキサンの
分離、例えば蒸留分離を容易に行うためには、50〜1
50℃、好ましくは80〜130℃が適当であり、反応
圧力は、減圧、常圧、加圧の何れでも実施できるが、操
作上常圧が好ましい。また反応時間は、5分〜20時間
の間で選択するのが適当である。
以下実施例、比較例、参考例及び比較参考例により、本
発明を更に詳細に説明する。
実施例1 攪拌機、温度計およびウィツトマー分留管をつけた10
0m1容量の反応フラスコに、60重量%ホルムアルデ
ヒド水溶液80gr、オルトモリブデン酸22.2gr
および亜セレン酸2.9grを仕込み、反応系を101
℃に保ち、反応を行わせた。その結果30分後に於いて
、ウィツトマー分留管を通して曽出液化する液中のトリ
オキサン濃度は48.5重量%であった。
実施例2〜10 原料ホルムアルデヒド水溶fFj、濃度、触媒の量比、
触媒の種類を種々変え、その他は実施例1と同様に実施
した。
その結果を実施例1の結果と共に第1表に記した。なお
表中、比率、原料濃度および留出濃度はそれぞれ、モリ
ブデンまたはタングステンとセレンとのモル比、原料ホ
ルムアルデヒド水容液のホルムアルデヒド濃度および留
出液中のトリオキサン濃度を意味する。
第1表 実施例11 攪拌機、温度計およびウィツトマー分留管をつけた10
0m1容量の反応フラスコに、60重量%ホルムアルデ
ヒド水溶液80gr、オルトモリブデン酸22.2 g
rおよび亜セレン酸2.9grを仕込み、反応系を10
1℃に保ち、ウィツトマー分留管を通して留出液に見合
う量のホルムアルデヒド水溶液を添加して、連続的に反
応を行った。
その結果、2時間後の留出液中のトリオキサン濃度は4
7.0重量%であった。
実施例12 60重量%ホルムアルデヒド水溶液を使用する代わりに
パラホルムアルデヒドの60重量%水分散液を使用した
他は実施例1と全く同様に行った。
その結果、留出液中のトリオキサン濃度は46.4重量
%であった。
比較例1 触媒を硫酸2.0 gr (0,08gr)に代えた他
は実施例1と全く同様に行ったところ、留出液中のトリ
オキサン濃度は13.4重量%であった。
また反応系で一部パラホルムアルデヒドの析出がJ忍め
られた。
比較例2 原料ホルムアルデヒド水溶液の濃度を65重量%とじた
他は比較例1と同様に行ったところ反応液はゲル化して
しまった。
比較例3および4 オルトモリブデン酸24.Ogrまたは亜セレン酸2.
9grを各々単独で用いた他は実施例1と同様に行った
ところ、オルトモリブデン酸のみの場合は留出液中にト
リオキサンは認められず、亜セレン酸のみの場合は留出
液中のトリオキサン濃度は3.2重量%であった。
参考例1および比較参考例1 60重量%ホルムアルデヒド水溶液20gr、オルトモ
リブデン酸5.5grおよび亜セレン酸0゜7grを耐
圧ガラス管中に試験片5US304と共に入れ、98℃
で24日間保持したが、試験片の重量変化はなく、また
表面の腐蝕も認められなかった。
一方オルトモリブデン酸および亜セレン酸の代わりに硫
酸0.4grを入れて同様に行ったところ、試験片表面
に腐蝕が認められた。
特許出願人  三菱瓦斯化学株式会社 代表者  長野 和吉

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ホルムアルデヒドを液相中で加熱反応せしめてトリオキ
    サンを製造するに際して、触媒として、(a)モリブデ
    ンまたはタングステンの酸素酸もしくは酸化物またはそ
    れらの官能誘導体と、(b)セレンの酸素酸もしくは酸
    化物またはそれらの官能誘導体とを用いることを特徴と
    するトリオキサンの製造法。
JP59119611A 1984-06-11 1984-06-11 トリオキサンの製造法 Pending JPS6181A (ja)

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